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關鍵詞:綠色化學;發(fā)展現(xiàn)狀;高中化學
一、什么是“綠色化學”
綠色化學(Green Chemistry)又稱清潔化學(Clean Chemistry)、環(huán)境友好化學(Environmentally Friendly Chemistry)、環(huán)境無害化學(Environmentally Benign Chemistry )。綠色化學的先驅、原美國綠色化學研究所所長、耶魯大學P.T. Anastas教授在1992年給出的“綠色化學”的定義是:“The design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances ”翻譯成中文即減少或消除危險物質(zhì)使用和產(chǎn)生的化學產(chǎn)品和過程的設計。我們可以把綠色化學的核心內(nèi)容理解為在化學工藝和反應中不再使用有毒、有害的物質(zhì),并力求反應中原子利用率達到100%,不再產(chǎn)生廢物,實現(xiàn)“零排放”。從而從源頭上根除污染,研究環(huán)境友好的新反應、新過程、新產(chǎn)品,實現(xiàn)化學與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。
二、“綠色化學”的起源和發(fā)展
綠色化學最初起源于美國。1984年美國環(huán)保局(EPA)提出“廢物最小化”,倡導減少產(chǎn)生廢物和回收利用廢物,從而達到廢物排放最少的目的。綠色化學的思想萌芽。
1989年美國環(huán)保局又提出了“污染預防”的概念,指出最大限度地減少生產(chǎn)場地產(chǎn)生的廢物,包括減少使用有害物質(zhì)和更有效地利用資源,并以此保護自然資源。綠色化學的思想初步形成。
1990年,美國頒布了“污染防治”法案,將污染的防治確立為國策。該法案中第一次明確提出“綠色化學”一詞,并定義“綠色化學”為采用最小的資源和能源消耗,產(chǎn)生最低排放的工藝過程。
1991年,美國環(huán)保局污染預防和毒物辦公室啟動“為防止污染變更合成路線”的研究基金計劃,用以資助化學品設計與合成中污染預防的研究項目。1993年研究的項目擴展到安全化學品、綠色溶劑等方面,該計劃更名為“綠色化學計劃”。
同一時期,日本等其他很多國家的政府、學術界和企業(yè)也開始關注“綠色化學”的研究和開發(fā)。
1995年美國設立了“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”,1999年澳大利亞皇家化學研究所(RACI)設立了“綠色化學挑戰(zhàn)獎”,此外英國設立了“英國綠色化學獎”“綠色化工水晶獎”,并創(chuàng)辦了世界第一本名為《綠色化學》(Green Chemistry)的雜志。日本也設立了“綠色和可持續(xù)發(fā)展化學獎”。這些政府行為都極大地促進了綠色化學的蓬勃發(fā)展。
三、我國“綠色化學”的發(fā)展現(xiàn)狀
我國政府和學術界也很重視在綠色化學方面的研究。
1995年,中國科學院化學部開展了“綠色化學與技術”的院士咨詢活動,分析了國內(nèi)外綠色化學的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向。
1996年,國家召開了“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學與技術”研討會,并出版了《綠色化學與技術研討會學術報告匯編》。
1997年,國家自然科學基金委員會與中國石油化工集團公司聯(lián)合立項啟動了“九五”重大基礎研究項目“環(huán)境友好石油化工催化化學與化學反應工程”。中國科技大學綠色科技與開發(fā)中心在該校舉行了專題討論會,并出版了《當前綠色科技中的一些重大問題》的論文集。同年,香山科學會在北京召開了第72次學術研討會,閔恩澤院士、陳家墉院士等都做了有關綠色化學的重要報告。
1998年,合肥舉辦了第一屆國際綠色化學高級研討會,這些都加快了我國綠色化學研究的步伐。
四、“綠色化學”在高中化學中的滲透
1.“綠色化學”在高中化學新課標和教材中的體現(xiàn)
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學學科的很多重要知識、理論都是從實驗中發(fā)現(xiàn)并總結的。所以,綠色化學思想融入化學學科是必然趨勢?!镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準》中已經(jīng)明確提到了綠色化學的概念,比如,“實驗化學”模塊中提出“形成綠色化學的觀念,強化實驗安全意識”“樹立綠色化學思想,形成環(huán)境保護的意識”。
根據(jù)課程標準編寫的高中化學教材也有很多地方體現(xiàn)了綠色化學的概念。比如,必修2第四章第二節(jié)“化學與資源綜合利用、環(huán)境保護”里第二大點就是環(huán)境保護與綠色化學。用一張圖可以簡單明了地介紹綠色化學的特點。在緊接著的思考交流部分通過比較環(huán)氧乙醚制備的新舊工藝,介紹了原子利用率100%的反應是體現(xiàn)綠色化學的原子經(jīng)濟性反應。
再如,選修1“生活與化學”第四章第三節(jié)垃圾資源化中治理白色污染的3R原則就源自綠色化學提出的“5R”原則:減量(reduction)、重復使用(reuse)、回收(recycling)、再生(regeneration)和拒用(reject)。
高中化學教材中最能體現(xiàn)“綠色化學”理念的是實驗內(nèi)容,對現(xiàn)行人教版高中化學教材中的實驗內(nèi)容做了簡單統(tǒng)計:
對上述實驗中涉及的會對環(huán)境造成污染的物質(zhì)也做了簡單統(tǒng)計:
由上面兩個表可以看出人教版高中化學教材中實驗多、涉及的可能污染環(huán)境的物質(zhì)也不少,因此高中化學實驗“綠色化”是高中化學教師必須關注和研究的問題。
2.“綠色化學”在高中化學實驗教學中的體現(xiàn)
(1)推廣微型化實驗
微型化實驗儀器的體積小,藥品的用量可以減至常規(guī)所需量的十分之一或更少。與常規(guī)實驗相比,微型化實驗的突出特點是實驗成本低、環(huán)境污染少、反應速度快、安全系數(shù)高、實驗效果好。尤其是藥品用量少、速度快、污染小的特點與綠色化學的理念完全一致,且十分適合中學實驗教學。
(2)利用多媒體模擬化學實驗
高中化學里有一些危險系數(shù)大或污染嚴重的實驗并不適合課堂演示實驗和學生實驗,比如,電解飽和食鹽水、氫氣在氯氣中燃燒等。我們可以從網(wǎng)絡上下載實驗視頻,或通過計算機軟件模擬真實實驗。這樣既使學生了解了實驗過程,加深了對相關知識的理解,同時實現(xiàn)了化學實驗的“零投入和零污染”,也是某種意義上的綠色化學。
3.“綠色化學”在高中化學試卷中的體現(xiàn)
近幾年的高考化學試卷都有濃厚的綠色化學色彩。例如,2013、2015年江蘇卷第一題選擇題就是直接考查保護環(huán)境的幾種做法;實驗流程題更是大多體現(xiàn)了變廢為寶,循環(huán)利用等綠色化學的思想。高考是有教育功能和導向作用的,高考試題對綠色化學的關注,勢必引導高中教學對學生環(huán)保意識的培養(yǎng),從而引起全社會對綠色化學的關注。
我們要在實際教學中滲透綠色化學知識,提高學生的綠色化學意識,增強學生環(huán)境保護的使命感,讓綠色化學的理念在學生的頭腦中深深扎根,形成良好的社會環(huán)保氛圍,促使我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實現(xiàn)。
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對于綠色化學的概念,教材上涉及的很少,如何讓學生學習綠色化學更是少的可憐,那么教師如何來構建學生的這種理念呢?學生如何來學習綠色化學更好呢?怎樣才能讓學生深刻地理解綠色化學呢?這一直以來都是困擾著教師的一個問題。那如何來解決這個困惑呢?我認為可從以下三個方面入手,大家可以借鑒一下。
一、綠色化學的概念的確立。
從學生接觸綠色化學的字眼開始,把綠色化學融入中學課程教材改革和課堂教學改革之中,這是中學化學教育的嶄新課題。就應該讓他們知道綠色化學的定義,綠色化學是由美國化學會提出的化學無害概念,是能夠保護環(huán)境的化學技術,它可以通過使用自然資源,避免給環(huán)境造成負擔、避免排放有害物質(zhì),利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術的開發(fā),并考慮節(jié)能節(jié)省資源、減少廢棄物排放量。綠色化學又稱“環(huán)境友好化學”、“環(huán)境無害化學”、“清潔化學”。綠色化學的定義就是從生產(chǎn)資料就是無污染、無公害的,生產(chǎn)過程也應該是無污染、無公害的,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品也應該是無污染、無公害的產(chǎn)品。從概念上就讓學生有一個大致的理解,從而對一些常聽到的綠色建筑、綠色食品有一個初步的了解。最起碼知道綠色的東西并不是單純的指綠色,而是指無污染、無公害的,是對人體有好處的東西,所以從一開始就給學生一個正確的理念,對概念有所了解。
二、綠色化學的核心及特點的滲透。
綠色化學的核心就是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對壞境的污染, 按照綠色化學的原則、最理想的化工生產(chǎn)方式是:反應物的原子全部轉化為期望的最終產(chǎn)物。它的主要特點是:1.充分利用資源和能源,采用無毒、無害的原料。2.在無毒、無害的條件下進行反應,以減少廢物箱環(huán)境排放。3.提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納,實現(xiàn)“零排放”。4.生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。對于綠色化學的核心和特點的滲透,主要的是在教學過程中讓學生樹立防治污染、保證人類生存質(zhì)量的責任感。我們教師應該把握住這一點,充分利用學生的優(yōu)點,激勵和激發(fā)他們的興趣,調(diào)動他們的積極性。對于農(nóng)村的孩子來說,學習綠色化學更是難上加難,各種實驗設施的不完善都導致了學生的學習困難,和對化學的直觀認識。那我們就利用現(xiàn)有的、現(xiàn)實的實例來給學生進行滲透,例如:我們冬天燒煤取暖、做飯??吹綗熿F繚繞、聞到刺鼻的、嗆人的氣味,我們有怎樣的感覺,這會不會對環(huán)境造成污染,這個現(xiàn)象符合綠色化學的核心特點嗎?再有,我們看到的三輪車、汽車排放的尾氣對壞境有怎樣的危害?讓學生討論這些對壞境的危害和如何預防這些危害,我們應如何采取措施防止和減少這些污染?這樣可以增強學生的環(huán)保意識、調(diào)動學生學習的積極性。培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、實事求是的科學態(tài)度,而且能使他們感知環(huán)境污染的危害性和環(huán)境保護的迫切性。
三、綠色化學在教學中的貫穿和實施。
1 綠色化學的教育現(xiàn)狀
綠色化學的概念起源于歐美發(fā)達國家,他們最先開始意識到環(huán)保的重要性,并且將這個概念融入到學生的教育當中,以此來實現(xiàn)真正的綠色化學。首先是美國,美國不但在中學生課堂中提出了綠色化學,還將其寫進教材中,積極開發(fā)綠色化學實驗設備和綠色污染化學材料,從而提高學生的綠色環(huán)保意識。不僅如此,美國的相關協(xié)會還舉辦了一系列的關于綠色環(huán)保的主題活動,讓學生和公眾都充分參與了進來。
現(xiàn)在,美國還在不斷修整中學化學教材,在其中大量介紹了綠色化學的知識,并告訴學生哪些化學物質(zhì)是有毒的,從而避免污染。美國還在一些大學中設立了關于綠色化學的專業(yè),并且舉辦綠色化學挑戰(zhàn)獎,對獲得獎項的優(yōu)秀大學生進行獎勵。一些大學生已經(jīng)開始使用安全無毒的化學原料,或者是采取有效措施來減少資源的消耗。這也說明學生的環(huán)保意識得到了一定的提高。
后來,另外一些國家也紛紛開始實施綠色化學的教育,比如日本,日本編寫了一些關于綠色化學的教學培訓資料。而我國的綠色化學觀念相對來說較落后,一直到上個世紀90年代末,我國一所大學開始編寫《綠色化學》的教材,其他一些高校也紛紛進行效仿。但是比起其他發(fā)達國家,我國在這方面的普及程度還遠遠不夠。目前,我國已經(jīng)開設了一些關于綠色化學的教育培訓課程,為綠色化學的發(fā)展提供了條件,奠定了基礎。
到21世紀初,多個國家已經(jīng)設立了綠色化學的獎項,用于獎勵在這個領域有一定的貢獻,或者有一些成就的人,美國還專門設立了培訓機構,用于培訓綠色化學領域的人才,并且鼓勵他們參加綠色化學的獎項。
2 綠色化學教育將面臨的挑戰(zhàn)
2.1 要讓學生弄清楚復雜的化學成分
化學物質(zhì)里的有毒成分以及其他成分很復雜,教師要讓學生明確認識到有害物質(zhì)對環(huán)境和水質(zhì)的破壞,并且還要讓學生明白化學物質(zhì)的有毒性是可以進行控制的。不但要讓學生弄懂復雜的化學成分,還要讓學生在實驗中明確這些有毒分子處于環(huán)境中發(fā)生的變化,這一個比較難的過程,對于教師來說,也是一個挑戰(zhàn)。
2.2 如何將綠色化學的教學延伸到現(xiàn)實的環(huán)保措施中
雖然中學生綠色化學傳授的知識是有關于環(huán)保的,但是這些知識僅僅只是停留在原理和理論上,如何將綠色化學的教學延伸到現(xiàn)實的環(huán)保措施當中,這將是一個難題,也是個很大的挑戰(zhàn)。比如,對助劑或者溶劑的毒性進行測試,并且開發(fā)出無毒原料來代替助劑,這對于教師來說是一個挑戰(zhàn),對于學生來說更是一個挑戰(zhàn)。
2.3 教師的能力和技能
綠色化學除了要求教師要有基本的化學知識以外,還要求教師要對環(huán)保知識及其他領域的知識有一定的了解,因此也對教師的能力和技能有了較高的要求。另外,綠色化學教學還要求教師在傳授知識的時候,教會學生如何分解材料、如何用環(huán)?;瘜W成分來代替有毒材料,等等。如果學校不對教師進行培訓,教師的知識結構就會無法滿足知識的需要,因此,教師的能力和技能對于綠色化學來說也是一個重大的挑戰(zhàn)。
2.4 教學方法的挑戰(zhàn)性
綠色化學的教學方法也是一個巨大的挑戰(zhàn),并且要求教師改變過去的“粗放型”教學方法,從而轉變?yōu)椤凹s型”教學方法,同時,這也是綠色化學對教學的一個要求。教師不但要幫助學生了解化學知識,還要使學生意識到環(huán)保的重要性,在整個化學課程中,要將環(huán)保無污染的理念貫穿于整個化學領域,又要把綠色化學的內(nèi)容和知識融入到化學教學當中去,從原理到實驗過程,各個環(huán)節(jié)都要采取環(huán)保的標準。
3 綠色化學教育的措施
3.1 改進不環(huán)保的實驗方法
在進行化學實驗的時候,應該盡量采用環(huán)保的實驗方法,并且選用一些無毒無危害的材料。比如綠色自燃實驗,在之前的課堂上,教師都采用的是白磷來給大家做實驗,但是白磷是一種危害性極強的物質(zhì),而且白磷在燃燒的過程中發(fā)揮的有毒氣體會對空氣造成污染。因此,可以用其他一些無毒的物質(zhì)或者材料來代替白磷,比如碳粉等。
3.2 培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性
在化學課堂上,教師要培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性,可以鼓勵學生對“減量、減廢”進行實驗或者改造,從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。除此之外,也要給學生灌輸節(jié)省資源的觀念,帶領或者指導學生對化學教材中的化工生產(chǎn)工藝流程進行分析,或者重新設計一條生產(chǎn)工藝流程,必要的時候,還可以借助計算機來進行輔助設計,通過這個過程可以培養(yǎng)學生的思維與創(chuàng)造性。
3.3 更新教學手段
原來的化學教學方法已經(jīng)不能再適應綠色化學的要求了,教師必須及時更新教學手段。通過有效的教學工具、教學材料以及訓練手段來向學生傳授知識,讓他們形成綠色化學的意識和環(huán)保意識。新的教學手段有多媒體(投影、錄像、光盤等)以及計算機技術,便于學生和教師獲取知識和技術,同時也有利于促進學生用可持續(xù)發(fā)展的眼光來思考問題。
關鍵詞:綠色化學;綠色理念;初中化學;新型人才
隨著社會的不斷發(fā)展,環(huán)境污染現(xiàn)象也日趨嚴重,對于環(huán)境污染的治理不僅要采取相應的措施,還應該從人們的理念和思想出發(fā),增加人們的環(huán)保意識。綠色化學是針對全球化學污染、環(huán)境保護提出的教學理念,它不僅符合國家可持續(xù)發(fā)展的要求,也是保護環(huán)境、防治環(huán)境污染的一種手段。初中化學教育是學生化學的啟蒙階段,因此也是樹立綠色化學觀念的最佳時機。在中學的教育教學中為學生灌輸一定的綠色化學理念,將綠色化學融入化學教育課堂之中,對培養(yǎng)學生健康化學觀,樹立正確環(huán)保意識有重要意義。
一、綠色化學
(1)綠色化學的含義。綠色化學是指在制造和應用化學產(chǎn)品的過程中,應有效利用可再生原料,一方面消除廢物,另一方面避免使用有毒的、危險的試劑和溶劑。同時,綠色化學又稱“環(huán)境無害化學”“環(huán)境友好化學”“清潔化學綠色化學”,是通過使用自然能源,避免造成環(huán)境負擔和有害物質(zhì)排放的一種保護環(huán)境的化學技術,它涉及有機合成、催化、分析化學等多種學科。綠色化學的最大特點就是在生產(chǎn)過程始端便采用科學的預防污染措施,使整個過程以及終端形成零排放或零污染。初中化學教育正是秉承這樣的環(huán)保意識,將綠色化學這一理念貫穿于教育教學中,培養(yǎng)學生的環(huán)保意識,樹立學生的綠色化學觀念,為國家培養(yǎng)新世紀所需要的新型人才。
(2)初中化學教學中綠色化學教育的現(xiàn)狀及意義。綠色化學教育理念是一種新型教育理念,在化學教育中還處于初始滲入階段。從目前的初中化學教育來看,開展的綠色化學教育時間并不長,許多化學教師對綠色化學理念也不甚了解,因而在教學中滲入綠色化學理念還顯得比較困難,甚至有教師認為開展綠色化學教育是一種毫無意義的教育活動。同時,部分初中化學教師的思想觀念還未得到轉變,教師自身環(huán)保意識不強,對于綠色化學的新理念和新要求在化學教育教學中不夠重視,抑或在教學實踐中,不能將綠色化學理念與自身的教學方式和素質(zhì)教育進行有效結合,教學效果不佳。
當前,我們正處于一個隨處可見化學品的世界里,食品添加劑、汽車燃料、清潔洗滌等物品,都存在著大量的化學添加劑。雖然這些化學物品給人們的生活帶來極大的方便,卻也給環(huán)境造成了一系列的負擔。現(xiàn)如今,環(huán)境污染嚴重是一個全球化問題,教育教學秉承可持續(xù)發(fā)展觀引入綠色化學教育理念,對剛接觸化學啟蒙的初中學生推廣綠色化學成果,是初中化學教育的重要課題,對社會發(fā)展亦有著重要意義。
二、如何在初中化學中滲透綠色化學理念
(1)以教材為基本滲透綠色化學意識,樹立學生環(huán)保觀念。初中化學教師在最初就需要將綠色化學理念引入課堂,從教材入手滲透綠色化學意識,將綠色化學理念貫穿于整個化學教育過程。
首先,要確立綠色化學思想。在化學課堂之初,教師就應該明確提出綠色化學的概念、意義及作用,讓學生充分了解綠色化學對社會及環(huán)境帶來的益處,才能確立學生的彩色化學思想。同時,綠色化學思想還是化學教師應該具備的基本素質(zhì)之一,教師加強自身綠色化學意識,才能有效地將這種思想傳遞給學生。
其次,在教學過程中融入綠色化學意識。化學課堂是學生接受知識主要場所之一,教師能夠通過課堂教學將知識直接而高效地灌輸給學生。因此,教師在教學中,應該積極研究綠色化學內(nèi)容和課本知識的有效整合,盡可能地發(fā)揮課堂教學的有效性,將環(huán)保思想、綠色理念、環(huán)境知識融入課堂,讓學生充分了解到綠色化學的重要性和實效性。在初中化學中也涉及許多相關內(nèi)容,如“自然界中的水”這一章節(jié)中涉及愛護水資源、水資源凈化等相關環(huán)境問題。在這一章節(jié),正好可以指出,我國是一個水資源相對缺乏的國家,工業(yè)三廢和生活污水的排放都嚴重破壞了我國水資源環(huán)境。還可以結合“赤潮”現(xiàn)象和“水俁病”等事件,形象且直觀地讓學生了解綠色化學的重要性,同時又能夠加深學生綠色環(huán)保意識。同時,教師還可以認真發(fā)掘教材中與綠色化學相關的知識,有效地為化學教育作補充。例如,在學習“我們周圍的空氣”這一章節(jié)時,可以滲透諸多關于大氣污染與防治的知識。另外,還可以借助網(wǎng)絡資料等,與學生一起討論環(huán)境與化學的關聯(lián),加深學生對綠色化學理念的理解。
第三,課后開展綠色化學教育活動。在課后,舉辦與綠色化學為主題的活動,能夠讓學生在實踐中更深刻地體會綠色化學理念。比如,開展適合初中生的自來水消毒劑成分調(diào)查、參與附近水質(zhì)檢測酸堿性檢測、測定雨水PH值、廢物回收利用等活動。同時,教師還可以組織關于綠色化學的一些演講活動來宣傳綠色文化。
(2)在化學實驗中培養(yǎng)學生的綠色化學意識。初中化學實驗課也應該注重綠色化學理念的滲入,教師在進行化學實驗設計時,應從節(jié)約能源、減少污染的角度出發(fā),利用盡可能少的化學實驗物品獲得最好的實驗教學效果,在實驗結束后對實驗產(chǎn)生的廢液和廢渣等進行有效處理,將可以再利用的廢液或廢渣進行分類回收。如:在“二氧化碳的制取與性質(zhì)”的實驗中,實驗過程所產(chǎn)生的廢酸液可用來中和廢堿液。在試驗中要充分利用無毒、無害的原料,以減少向環(huán)境排放廢物,引導學生充分利用身邊的用品作為實驗原材料,如利用雞蛋殼和白醋制取二氧化碳,注射器可以在某些試驗中代替膠頭滴管。
總之,“綠色化學”已經(jīng)成為當前化學教學研究的重要課題,初中階段滲透綠色化學理念,有利于學生對綠色化學、環(huán)境保護等問題的重視,有助于為國家培養(yǎng)新世紀所需要的新型人才。
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關鍵詞:環(huán)境污染;治理;綠色化學;滲透途徑
一、綠色化學的產(chǎn)生背景
20多年前,傳統(tǒng)的化學化工作為生產(chǎn)主力,秉承著“先污染后治理”的原則發(fā)展了多年以后,隨之而來的問題終于一發(fā)不可收拾,傳統(tǒng)的化學工業(yè)在生產(chǎn)過程中排放了大量的有毒有害物質(zhì),企業(yè)已無法承受沉重的環(huán)保費用,這需要國家大力研發(fā)從源頭上減少和消除污染的工具。因此環(huán)境保護和治理、社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、資源的有效開發(fā)利用和人類的健康安全等一系列問題迫切需要人類創(chuàng)新出新的理論和技術手段。綠色化學作為環(huán)境友好化學,在解決環(huán)境污染問題上的作用是不容小覷的。在這種大背景下,在初中化學教學中進行綠色化學教育對于學生化學學科素養(yǎng)和綠色化學理念的形成,是十分有必要的。
二、綠色化學的基本概念和具體特點
綠色化學又稱環(huán)境友好化學、環(huán)境無害化學、清潔化學,使用化學的技術和方法去減少或者消除有害物質(zhì)的生產(chǎn)和使用,按照綠色生產(chǎn)的原則,具有的特點是:(1)充分利用資源和能源,采用無毒、無害的反應物;(2)操作反應過程中使用無毒無害的反應物以減少向環(huán)境排放廢物;(3)提高原料利用率,使所有原料在反應中都被消納,實現(xiàn)“零排放”;(4)生產(chǎn)出對環(huán)境有保護作用、對社區(qū)安全的和對人體健康的產(chǎn)品。
三、初中化學教學中滲透綠色化學理念的途徑
綠色化學理念的基本概念和綠色化學的特點應用于初中化學教學中有哪些途徑?在化學課程中綠色化學理念怎樣得到滲透?針對現(xiàn)階段我國綠色化學教育的現(xiàn)狀,在本文中,將從化學課堂教學中的學習方法、化學實驗課程的布置安排及課下習題等方面,對初中化學教學如何滲透綠色化學理念、通過什么途徑、采取何種措施等方面進行探討。
(一)結合課本內(nèi)容,開展綠色化學教學
學生接受新知識的能力越來越強,化學也是,這就要求教師對教學內(nèi)容精確把握,在課堂上將綠色化學理念穿插到每個知識點中。課上要理論聯(lián)系實際,針對現(xiàn)在大氣、土壤等方面存在的普遍問題對學生進行引導,灌輸綠色化學的理念,讓他們對空氣污染、溫室效應、白色污染等問題有更生活化的認識。培養(yǎng)學生善于思考和觀察的能力,引導他們關注社會環(huán)保問題,并將社會問題與日常知識點集合起來研究,激發(fā)學生的求知欲和解決實際問題的欲望。
(二)以“課上常提問,課下勤思考”的方式開展教學
為了加深學生對綠色化學、環(huán)境保護的認識,課上對學生提出化學相關的、生活化的問題,布置作業(yè)讓學生自行解決,無論是通過查閱資料還是求助親友的方式,目的是鍛煉學生自主學習化學知識的能力和善于發(fā)現(xiàn)解決問題的能力。例如:課上出題,日常生活中為什么要購買無磷洗衣粉?為什么農(nóng)業(yè)部禁止使用敵敵畏,BBT等仿效優(yōu)越的農(nóng)藥?日常生活中的廢電池該如何讓處理?第二節(jié)課再公布答案。這些問題學生通過查閱資料等方式基本可以解決,這樣一方面可以學習到許多前言東西,熟練掌握查閱技術;另一方面,又可以從生活瑣事中獲得化學知識,了解使用無毒無害制劑,平常注意節(jié)約自然資源,防止環(huán)境污染,用所學知識來為保護環(huán)境打下良好基礎。
(三)在實驗課中開展綠色化學教育
化學作為一門實驗科學,日常實驗課程必不可少,實驗的重要性包括(1)使學生對知識點的記憶印象深刻,培養(yǎng)學生思考和動手能力,使學生扎實掌握化學知識。(2)反應物是實驗必需品,教導學生選擇過程中必須注意無毒無污染,從源頭控制環(huán)境污染(3)反應過程可能會產(chǎn)生廢氣或者廢料,進而造成的較嚴重的污染,這時候可對學生布置作業(yè),要求他們進行更為環(huán)保的實驗設計,引導他們掌握更多甚至是并未環(huán)境改造做出努力(4)實驗盡量避免大型實驗,一方面可節(jié)約實驗藥品,另一方面又可減少污染。
四、總結
環(huán)境污染的治理任重道遠,綠色化學的蓬勃發(fā)展作為最有效的方法,需要在化學教學中滲透綠色化學理念才能夠取得持久進步。學??梢栽谌粘=虒W中及課外時間中將綠色化學的觀念慢慢滲透,可以通過組織綠色化學知識點答題賽、綠色化學主題征文或者傳統(tǒng)工業(yè)利與弊的辯論賽等多種方式增加學生的積極參與。作為人類靈魂的工程師應該走在時代前沿為祖國的花朵引導方向,掌握更多的綠色化學在日常教學中的滲透方法為我國環(huán)境改善竭盡全力。
參考文獻:
[1]田淑珍.在化學教學中對學生進行綠色化學教育[J].高等函授學報,2002,15(4):36-38
隨著社會的發(fā)展與進步,人類面臨巨大的環(huán)境問題,可持續(xù)發(fā)展非常重要。綠色化學的觀念符合人類可持續(xù)發(fā)展的要求,近十年來發(fā)展迅速。綠色化學涉及有機合成、工業(yè)催化、分析化學、生物化學等領域與學科,其中有機合成對于人類具有不可估量的意義。從早期的有機試劑、藥物、塑料到近代的維生素、激素、色素、抗生素、高分子材料以及各種具有特殊性能的現(xiàn)代材料都是有機合成的產(chǎn)物,當今國計民生的各個方面都離不開有機合成產(chǎn)品。在有機合成中應用綠色化學的思想,能夠節(jié)約資源并防止環(huán)境污染,從根本上改變傳統(tǒng)的有機合成理念。
二、有機合成教學現(xiàn)狀
我國大學教育不斷發(fā)展,各高等院?;瘜W系專業(yè)劃分得更細,培養(yǎng)人才的綜合素質(zhì)更高。高等院校的有機合成課程是化學、生物、藥學等專業(yè)的專業(yè)必修課之一,是最能體現(xiàn)綠色化學思想的一門課程。1998年中國科技大學首先把綠色化學單獨作為一門課程[1],現(xiàn)在開設綠色化學課程的高校越來越多,但是作為綠色化學課程最重要組成部分的綠色有機合成化學的教學發(fā)展緩慢。目前大多高等院校使用的教材沒有根本性的改革,依然使用在傳統(tǒng)教材基礎上改版的教材,缺少綠色化學的思想?,F(xiàn)行各種教材反映的內(nèi)容只是從有機合成的合理性、簡便性方面考慮,并沒有注意反應的原料、催化劑、溶劑和最終產(chǎn)品是否無毒無害,反應過程中的廢棄物是否盡可能少等綠色化學原則。Anastas等[2]提出12條關于綠色化學的原則,用來評價實驗過程、生產(chǎn)過程、最終產(chǎn)物是否綠色,其中最基本的原則就是原子經(jīng)濟性原則;采用無公害的原料;無公害的反應條件;終產(chǎn)物環(huán)境友好。綠色化的有機合成化學教學正是我國教育發(fā)展最需要的教學,在教學中貫穿綠色化學的思想,讓每個學生都有綠色化學與可持續(xù)發(fā)展的概念。綠色化學新技術在教學中的應用,能培養(yǎng)適合我國發(fā)展現(xiàn)狀的綠色化學工作者,并為以后我國的可持續(xù)發(fā)展輸送高素質(zhì)的人才。
三、有機合成綠色化教學的策略
(一)貫穿原子經(jīng)濟性原則
在有機合成課程課堂教學過程中,會講到許多基本有機反應,這時就應該培養(yǎng)學生綠色化學的思想,首先要在基本的合成反應中體現(xiàn)原子經(jīng)濟性原則。原子經(jīng)濟性就是反應分子中的原子全部進入最終產(chǎn)品,沒有任何副產(chǎn)物[3]。原子經(jīng)濟性與有機合成反應產(chǎn)率不同,產(chǎn)率是目標反應產(chǎn)物的生成量和原料中某一組分加入量的比值。當原料和產(chǎn)物由幾個組分組成時,某一產(chǎn)品的產(chǎn)率再高,它仍存在其它副產(chǎn)品,沒有達到廢物“零排放”的要求。例如,Wittig反應產(chǎn)率較高,一般可達80%以上,但Wittig試劑的較少部分被利用到產(chǎn)物中,其余都成為副產(chǎn)物。所以,Wittig反應的原子利用率低,原子經(jīng)濟性很差。可見,應使用產(chǎn)率和原子經(jīng)濟性兩個概念作為評估標準,才能實現(xiàn)更“綠色化”,更有效的化學合成反應。
有機反應中最常見的主要包括4類:重排反應,取代反應、消除反應和加成反應等,重排反應和加成反應基本屬于原子經(jīng)濟反應,而有些反應,如取代反應和消除反應的原子經(jīng)濟性則不一定高,另外,成鍵周環(huán)反應,如Diels-Alder反應,[2+2]、[3+2]環(huán)加成反應屬于原子經(jīng)濟性的,而氧化-還原反應類型很多,不能用“原子經(jīng)濟性”來衡量,只是化學氧化還原反應一般有毒,而電氧化-還原反應對環(huán)境更友好。除了對這些學過的反應進行歸納總結外,還可向同學們介紹一些綠色新反應,如:Ene反應(雙烯合成)類似Diels-Alder反應,反應通式為:
X=Y=C=C,C=O,C=S,N=O,N=N等。
金屬復分解反應(RCM 反應)是一種過渡金屬催化反應,反應通式為:
R=芳香基、烷基、芳香雜環(huán);
R1=H,COOR,烷基
X=O,NCOOR,NTs,NSO2PH
DO(DEt)2,SO2PH,SO3PH,SOPH
EWG=吸電子基,如-COR,-CHO,-CN,-COOR
以上的各反應都是綠色化學的基本反應,在講課的過程中就應該貫穿綠色化學的基本思想,讓學生在對比中明白綠色化學的概念,讓學生在今后的工作學習中都有綠色化學的概念,在合成某些產(chǎn)品時盡量用原子經(jīng)濟性來衡量整個反應過程。
(二)原料與產(chǎn)物無公害
1.盡量用無毒無害的原料
綠色化學基本原則中包括原料無公害,在設計有機合成實驗時就應該尋找安全有效的反應原料,進而得到功效卓著而無毒無害的產(chǎn)品。例如:合成聚氨酯時,傳統(tǒng)的方法一般要采用光氣作為原料,而光氣是可致命的劇毒氣體。新的綠色化學合成方法則完全不使用光氣,不僅消除了劇毒原料光氣的使用,并且反應產(chǎn)生的副產(chǎn)物是水,對環(huán)境無污染,同時解決了兩方面的問題,整個聚氨酯合成的實驗更加接近綠色化學。
如:亞氨基二乙酸二鈉的合成也可以改變原料,避免使用甲醛、氫氰酸紫等劇毒原料。
NH3+2HCHO+2HCN NCCH2NHCH2CN
由以上反應方程式可以看出,傳統(tǒng)方法合成亞氨基二乙酸二鈉的步驟要繁瑣,要用到HCHO、HCN劇毒物質(zhì),還要用到NH3,并且產(chǎn)物不能轉化完全,對環(huán)境的污染較大。新的合成方法簡單,只需要在銅催化劑的條件下就能直接合成出亞氨基二乙酸二鈉,副產(chǎn)物是H2,對環(huán)境的污染也較小。在講課過程中可以將多種有機合成方法進行對比分析,找出最符合綠色化學標準的合成原料與產(chǎn)物,讓學生充分的理解綠色化學的基本原則。在學生動手實踐的過程中,要應用最綠色的有機合成方法,降低實驗室對環(huán)境的污染與對學生身體的危害。
2.利用可再生資源為原料
在實驗室教學過程中,利用可再生的原料可以減少對環(huán)境的污染并符合經(jīng)濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。例如:用氧化法合成己二酸(ADA),傳統(tǒng)方法合成已二酸的實驗通常用致癌物質(zhì)苯或苯酚作原料,在原料上就不符合綠色化學的標準,對學生的身體健康有一定的危害。新的合成工藝可以直接用葡萄糖合成出,并且葡萄糖能夠通過植物的光合作用直接得到,使原料的成本降低,并且合成的工藝簡化對環(huán)境污染減少。這種符合綠色化學標準的新合成方法可以應用在有機化學實驗教學中。
3.設計更安全的產(chǎn)品
有機合成實驗的設計階段就應該考慮合成出產(chǎn)物是否有毒,盡量通過通過改變和修飾有毒物質(zhì)的結構,消除其“致毒反應”[4]。例如:聯(lián)苯胺是很好的染料中間體,但具有極強的致癌作用,可以對其分子結構加以改造,變?yōu)槎一?lián)苯胺,既保持了染料的功能,又消除了致癌性。
在設計具有特定功能的化學產(chǎn)品時,還應考慮它能否降解,要使其降解,也可通過在分子結構中入特殊功能團來促使其降解。通過水解或者光解使大分子結構變成可以生物降解的基團。
(三)研究安全有效的反應條件
在有機合成的基本反應中,除了考慮反應原料及產(chǎn)物的綠色化外,還要注意反應過程中所用的催化劑和溶劑的綠色化。通過催化劑與溶劑的改變,改善整個反應條件,使整個合成反應安全有效。
1.尋找安全有效的催化劑
在常見的有機合成反應中所用的催化劑大多為硫酸、三氯化鋁,三氟化石朋等酸性催化劑,這類酸催化反應都是在均相條件下進行,對設備腐蝕作用大,并且容易形成酸霧、廢酸液污染環(huán)境,危害人體健康。目前解決的方法是使酸催化劑負載化或均相催化劑的多相化。在工業(yè)中可以采用的方法是用固體酸如酸性白土、混合氯化物、分子篩等代替液體酸,盡量減少酸霧的形成,并且通過一定的方法對固體酸回收,用該催化劑取代傳統(tǒng)的三氯化鋁,催化劑用量降為原來的1/10,廢棄物氯化氫的排放量減少了3/4,而產(chǎn)率增大到了70%。
2.尋找安全有效的反應介質(zhì)
傳統(tǒng)的反應介質(zhì)大都是有毒的有機溶劑二氯甲烷,乙腈,甲醇等不僅危害人體健康,而且對環(huán)境污染嚴重。超臨界流體(SCF)特別是超臨界二氧化碳(scCO2),超臨界(SCW,scCO2)以及水作溶劑;符合綠色化學的要求,有不少反應已大量使用此介質(zhì),Pinacol(頻那醇)零排反應原在液相中需要強酸作催化劑,而且催化劑的壽命較短,反應速度和選擇性很低,現(xiàn)在此條件下超臨界水中不加任何催化劑下反應,速度比蒸餾條件下快100倍。Cannizzaro反應在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)反應條件中需使用大量的堿作催化劑,后處理步驟多,且產(chǎn)物純度較差。
一、推廣綠色化學理念的必要性
1、綠色化學理念是未來發(fā)展的方向。經(jīng)濟快速發(fā)展的同時,人們忽略了環(huán)境的保護,資源的珍惜,資源浪費、環(huán)境污染、疾病傳播等等問題的出現(xiàn)逐漸引起人們的重視。以破壞和污染環(huán)境為代價的粗放型經(jīng)濟發(fā)展方式已經(jīng)不符合當期時展的要求,綠色化學理念正是一種環(huán)保、科學、可持續(xù)發(fā)展的理念,是當前經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境發(fā)展的需要。這符合當前實際的需求,是未來發(fā)展的方向。
綠色化學的發(fā)展有利于培養(yǎng)學生的環(huán)保意識和環(huán)保理念,推廣環(huán)保行為的進行,自覺將理論運用于實踐中,在全社會形成保護環(huán)境,減少污染,可持續(xù)發(fā)展的風尚。
2、利于化學的推廣和進步。新課程教學中大量融入新化學理念,綠色化學是高中教學課程的重要目標。在新課程教學標準中,已經(jīng)將綠色化學放在了教學的重要地位,化學課程的教學更加強調(diào)環(huán)境與發(fā)展的可持續(xù)性。通過綠色化學理念的傳播,培要學生的良好方法和操作,從實踐中規(guī)范日常行為,通過化學教學提高學生的實踐能力的同時,減少實驗的危害性,增強了安全性,在改良傳統(tǒng)實驗課程的同時,探索了更先進、科學的實驗方法,有助于化學課程的研究和發(fā)展,有利于化學的推廣和進步。
綠色額化學理念的推廣在客觀上刺激了現(xiàn)代化學的發(fā)展。有利于改良傳統(tǒng)實驗方法,改良制作工藝,提高資源利用率和推廣無污染、環(huán)保材料的使用。在客觀上刺激了化學實驗的改良升級,提倡更加科學、規(guī)范、環(huán)保的實驗。綠色化學理念的傳播,推動了現(xiàn)代化學的發(fā)展和變革[1]。
二、傳統(tǒng)化學教學中面臨的問題
學校條件有限,化學實驗設施簡陋,規(guī)范性差。部分學校的規(guī)范性建設上較差,為了開設實驗課而開設,沒有規(guī)范的實驗設施條件,缺乏合格的化學老師,實驗步驟不夠規(guī)范等等,都容易導致實驗過程發(fā)生意外。實驗的不規(guī)范性、不科學性,不僅影響實驗效果的呈現(xiàn),也會造成實驗材料的浪費和環(huán)境的污染。
傳統(tǒng)化學教學中對綠色化學認識不足。傳統(tǒng)化學教學中,教師更重視理論知識的傳授,沒有對學生的意識、素質(zhì)的培養(yǎng)方面進行引導。有的學生甚至不知道綠色化學的概念??梢妭鹘y(tǒng)化學教學對綠色化學的認識和重視程度不夠,沒有將這一理念貫穿于講學中,更沒有將綠色化學融入教學環(huán)節(jié),學生對此沒有概念,綠色化學傳播范圍狹小。
化學實驗中過程中,會接觸到有毒有害物質(zhì)。傳統(tǒng)化學實驗,缺乏綠色化學觀念,在實驗中,對實驗涉及的化學材料不夠重視,對有毒有害物質(zhì)的防范不夠規(guī)范,缺乏科學、嚴謹、規(guī)范的制度約束。在實驗中很容易造成受傷或危害環(huán)境的事情發(fā)生[2]。
三、如何在高中化學教學中推廣綠色化學理念
1、重視綠色化學理念,提高學生綠色化學意識。在高中化學教學中,將綠色化學理念滲透到高中化學教學中的各個層面,教師尤其要明確綠色化學理念的重要性對當前經(jīng)濟社會轉型,減少污染、減少能耗,經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要意義。教師在傳輸知識的同時,要以身作則,引導學生理論與實踐相結合,引導學生在實際生活中要減少有害物質(zhì)的使用,使用無害環(huán)保的物質(zhì),例如減少一次性方面袋,使用可降解包裝袋等行為,倡導學生保護環(huán)境,保護資源。
2、在實驗過程中對實驗生產(chǎn)物質(zhì)和實驗廢棄物進行分類處理,嚴防環(huán)境污染。在實驗過程中,難免有廢棄物的產(chǎn)生,這些物質(zhì)的處理必須科學、嚴謹?shù)姆诸愄幚?,可以分類回收的進行回收,不能回收的要科學、合理、規(guī)范的處理,嚴防環(huán)境的污染。
3、改良傳統(tǒng)化學實驗,降低實驗的危險性。嚴格按照實驗的步驟和規(guī)范進行實驗操作,對傳統(tǒng)實驗中不合理和不科學的地方進行改良。對實驗步驟進行嚴格要求,規(guī)范化學生操作,對實驗的場地空間、實驗設施、教師配備進行嚴格要求和考量。對于危害性大和毒性較大的實驗材料進行禁用和限用,能替換進行替換。尤其危險性大的實驗必須在教師的監(jiān)控下進行實驗。
4、理論與實際相結合,引導學生在日常生活中堅持綠色理念。引導學生將綠色化學理念待入生活,在生活中也使用環(huán)保、無危害的產(chǎn)品。例如使用不含氟的牙膏,使用無磷的洗滌產(chǎn)品、不使用一次方面袋、垃圾分類回收等等。在學生意識中培養(yǎng)環(huán)保的理念,形成綠色化學的行為習慣,順應時代的發(fā)展,增強社會責任感。
5、引導學生合理利用資源,減少資源浪費。無論在教學中還是實際生活中,盡量減少化學材料的使用,多次循環(huán)利用,減少資源的浪費。尤其在教學實驗中,規(guī)范操作,控制好化學材料的用量和比例,根據(jù)實驗需求領取材料,將化學實驗材料分種類合理放置,將剩余材料進行回收,減少不必要的浪費[3]。
四、結語
目前我國正出處于經(jīng)濟轉型的戰(zhàn)略時期,同時我國倡導和建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會,主張可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,綠色化學理念正是順應這一時代要求。在高中化學教學中傳播綠色化學理念是時展的需要,也是現(xiàn)代化學發(fā)展的需要,也是培養(yǎng)未來新人的需要。在高中化學教學中傳播綠色化學理念,提高學生環(huán)保意識,有利于在全社會形成節(jié)約資源、保護環(huán)境的意識,產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益。
參考文獻
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[3]于湛英.淺談高中化學教學中滲透綠色化學思想[J].生物技術世界,2015,(09):209.
關鍵詞:綠色化學;途徑;化學實驗
化學是一門與我們生活息息相關的學科,更是與我們生活環(huán)境的安全性相聯(lián)系的學科,化學實驗是提高學生對化學課程的理解的重要途徑,所以,綠色化學的提出是非常必要的,是人類與自然和諧相處的重要理念。
一、什么是綠色化學
綠色化學,又被稱為環(huán)境無害化學或者是環(huán)境友好化學。通過綠色化學,能夠讓我們國家的發(fā)展在剛開始就采用了防止環(huán)境污染的手段,從而在促進社會發(fā)展的同時保護好我們的環(huán)境。綠色化學推動了我國化學實驗的改革,強調(diào)了實驗過程中排放物的無毒、無害、無污染,最終實現(xiàn)零排放。這樣的觀念深入,對于促進我國的和諧發(fā)展以及可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
二、在高中化學實驗中培養(yǎng)綠色化學觀的教育途徑
1.要有效處理實驗過程中的廢棄物及排放物
在我們的高中化學實驗課程中,我們一定要有效地處理實驗中產(chǎn)生的廢棄物以及排放物,通過將不同實驗相互聯(lián)合起來,可以做到上一個實驗的產(chǎn)物是下一個實驗的反應物,這樣一來,不僅能夠節(jié)約化學藥品,同時還能夠減少不必要的廢棄物的產(chǎn)生及排放,最終達到了節(jié)約資源和環(huán)保的目的,提高了學生綠色化學的意識。
2.規(guī)范學生的化學實驗操作,提高實驗效率
化學實驗之所以會有浪費出現(xiàn),主要是因為實驗并非一次性就能夠成功的,而是經(jīng)過多次的探索和實驗才能夠得到結果的。那么,這就要求我們的學生能夠掌握好正確的實驗操作步驟,從而提高實驗過程的精確性,提高實驗過程的準確度,提高實驗結果的有效性,最終提高實驗的效率。同時,教師在安排實驗的同時一定要合理地安排實驗內(nèi)容,盡可能做到實驗室的安全性,達到綠色化學的教學目的。
3.尋找實驗原料替代品
在我們的高中化學實驗課程中,往往會用到一些有毒、有害的化學物質(zhì),為了減少化學物質(zhì)的危害,我們可以尋找具有相同效應的,但毒性較弱的替代品,從而提高實驗過程中的安全性,并同時減少實驗中對環(huán)境的危害。
綠色化學是為了保護好我們的生活環(huán)境所提出的新概念,在高中化學實驗教學中一定要滲透其理念,這樣才能夠全面提高學生的化學素養(yǎng)。
參考文獻:
【關鍵詞】綠色化學;環(huán)保;教育現(xiàn)狀;未來發(fā)展
一、綠色化學教育的必要性及重要性
21世紀是綠色文明的世紀,綠色科技將成為21世紀適應于可持續(xù)發(fā)展要求的主導。不同于傳統(tǒng)科技,綠色科技具有綜合化與生態(tài)化的顯著特點。綠色化學正是給21世紀綠色產(chǎn)業(yè)、綠色消費和綠色文明帶來希望的綠色科技。近幾個世紀中,已錯過多次現(xiàn)代化發(fā)展的我國,必須緊緊抓住這一機遇。這便需要千千萬萬具有綠色知識、懂得綠色化學技術和知識的人才堅持不懈的努力,而綠色化學人才的培養(yǎng)離不開綠色化學教育。
綠色化學教育是當代學生素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。綠色化學教育是化學教育的前沿,又是化學教育發(fā)展的必須。具有綠色化學的常識,也是建設我們未來美好家園的保證。綠色化學教育是對傳統(tǒng)的化學教育思維方式的更新和發(fā)展。在具體教學中,應培養(yǎng)學生樹立綠色化學的思維方式,用“5R”原則來考慮化學反應問題,在綠色化學教育與實踐中,化學教育必須體現(xiàn)綠色化學的新內(nèi)容,要在課程教材中體現(xiàn)綠色化學的理念,在課堂教學、實驗中,要始終貫穿綠色化學的思想,樹立環(huán)境保護的意識。
二、以高中化學課程標準為依據(jù)倡導綠色化學教育
1.立足顯而易見的綠色化學內(nèi)容,進行綠色化學教學設計
在多種版本的化學新教材中都包含了非常明顯的綠色化學內(nèi)容,比如魯教版 《實驗化學》 教材末尾處“主題拓展從實驗室到工廠——化工過程開發(fā)”,不僅將實驗室儀器與工廠設備聯(lián)系起來、將科學研究與生產(chǎn)實踐聯(lián)系起來,還對綠色化學進行了正面介紹。人教版 《化學2》(必修)最后一章直接以“化學與自然資源的開發(fā)利用”為題目,其第二節(jié)專門以“資源綜合利用 環(huán)境保護”為題,本節(jié)第二部分更是以“環(huán)境保護與綠色化學”為標題對綠色化學進行了正面介紹。教材的這種設計使綠色化學的思想更加明確化和系統(tǒng)化,教學中應立足這些顯而易見的綠色化學內(nèi)容,進行綠色化學教學設計,開展綠色化學教育。
2.努力挖掘教材內(nèi)容潛在的綠色化學思想
教材中除了有明顯“綠色化學”提法的內(nèi)容外,還有許多內(nèi)容包含綠色化學的思想和觀念。例如,在講有機化合物塑料時,以廢棄塑料的回收利用為例,讓學生討論其可能的途徑,認識化學對廢舊物資再生與綜合利用的作用;在講化學反應與能量這一主題時,結合燃料燃燒效率的提高、高能清潔燃料的開發(fā)和新型燃料電池的研制,安排一些調(diào)查與交流活動,提出合理化建議。通過這樣的教學設計,可以讓學生意識到資源的循環(huán)利用、能源的優(yōu)化應用以及環(huán)境的源頭治理對可持續(xù)發(fā)展的意義。此外,還有許多可以充當綠色化學教育素材的內(nèi)容,比如當學習氮和硫的氧化物時,讓學生討論減少大氣污染物的原理和方法;當涉及到土壤污染、白色污染、廢水處理等內(nèi)容時,讓學生討論防治方法,體會化學對環(huán)境保護的意義;在介紹溫室效應和全球氣溫變暖的主要原因時,可以補充二氧化碳被壓縮成為超臨界流體時可以作為一種優(yōu)良的綠色化學溶劑。教學中要努力挖掘這些內(nèi)容潛在的綠色化學思想,適時對學生進行綠色化學思想和觀念的教育
3.實驗教學中滲透綠色化學思想,培養(yǎng)學生的環(huán)保意識
化學實驗的綠色化是 《化學課程標準》 的要求,也是化學學科發(fā)展的要求。在不同課程模塊實驗教學中滲透綠色化學思想、培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保意識,也是進行綠色化學教育可操作性最強、效果最明顯的途徑。
對一些實驗成本高、危險性大、污染較重的實驗,比如氨溶于水的噴泉實驗、堿金屬銣和銫與水的反應、爆炸實驗、黑面包實驗等,可以考慮通過視頻影像、flash 動畫等手段利用計算機多媒體系統(tǒng)加以呈現(xiàn),化學實驗仿真化不使用化學原料、無毒無污染、成本低,與綠色化學思想相吻合。但仿真實驗不能取代實際操作,一是實驗仿真化需硬件條件支持,只適合經(jīng)濟較發(fā)達、配備多媒體系統(tǒng)的學校;二是仿真不能取代實際反應,仿真也不能取代動手操作,因其不能提供學生基本的實驗技能訓練,與提高學生科學素養(yǎng)、推行素質(zhì)教育的宗旨相違背。但適度使用仿真實驗對于快速高效地向學生解釋實驗原理還是非常有效的。高中化學教學中有不少實驗采用的原料或產(chǎn)物有一定毒性,可以考慮采取封閉的方式進行綠色化改進。如二氧化硫、二氧化氮等的性質(zhì)實驗,就可以利用醫(yī)用注射器將實驗設計為封閉實驗,防止有毒物質(zhì)逸出或滲漏。也可以把有毒氣體的制取和性質(zhì)實驗兩套裝置合二為一,采用連續(xù)性實驗的方式進行綠色化設計,降低有毒氣體逸出的幾率,獲取較好的環(huán)保效果。此外,實驗中剩余藥品、實驗產(chǎn)物等注意回收利用和無害化處理,不能隨意丟棄;在有氯氣、二氧化氮、二氧化硫等有毒氣體參與的反應中,向學生強調(diào)尾氣處理、防止污染大氣的重要性,使實驗教學真正成為滲透綠色化學思想、培養(yǎng)學生環(huán)保習慣的良好契機。
三、綠色化學教育的發(fā)展趨勢
化學教育工作者要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念,使綠色化學思想、內(nèi)容從基礎教育貫穿到高等教育,讓學生了解綠色化學,樹立綠色意識,培養(yǎng)學生在實驗的操作、運用、開發(fā)等方面,多從綠色化學的角度來思考;從綠色的角度來說,中學化學很多物質(zhì)的制取、化學工藝等等都值得重新考慮。這給改革課堂教學,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神提供了一個良好的契機。
綠色化學不但有重大的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益,而且說明化學的負作用是可以避免的,顯示了人的能動性。綠色化學不是把人看成是自然的主宰者,而是看作自然界普通的一員,追求的是人對自然的尊重,人與自然的和諧發(fā)展。人類在向自然界索取、創(chuàng)造富裕生活的同時,不能以犧牲人類自身生存環(huán)境作為代價。作為新世紀的一代,我們不但要去了解綠色化學,接受綠色化學,更應為綠色化學發(fā)展做出應有的貢獻。
參考文獻:
[1]孫同明.新課程理念下高中綠色化學教育研究[J].教育研究與實驗. 2009(S2)